화학뉴스

울산과학기술원(UNIST)이 고가의 촉매 소재를 재활용할 수 있는 합성 기술을 개발했다.
나명수·백승빈 UNIST 화학과 교수와 김민 충북대 화학과 교수 공동 연구팀은 금속-유기물 골격체(MOF)를 변형하는 합성기술을 개발했다고 밝혔다.
골격체 구조를 의도적으로 끊어 새로운 금속 이온을 끼워 넣는 기술로, 팔라듐이나 코발트 금속 등을 MOF에 끼워 넣으면 재활용 가능한 촉매를 제조할 수 있는 것으로 알려졌다.
연구진의 기술로 합성된 팔라듐 촉매는 5번 이상 재사용을 해도 유사한 성능을 유지했다.
팔라듐은 의약품, 화장품과 같은 고부가가치 화합물 합성에 필수적으로 사용되는 촉매 물질이나 자동차용 배기가스 감축 촉매 수요가 늘어나면서 최근 가격이 금의 1.5배로 폭등했다.
MOF는 금속과 유기물이 결합해 다공성 구조 골격을 이루는 물질로 촉매 지지체나 가스 저장 소재로 주목받고 있다.
연구진이 변형한 MOF는 MOF-74로 MOF 가운데 합성이 쉽고 매우 안정적이라는 장점이 있으나 촉매 금속인 백금이나 팔라듐을 끼워 넣는 변형은 거의 불가능한 것으로 알려졌다.
하지만, 연구팀이 금속과 유기물 분자 간의 화학결합이 끊긴 결함 구조를 인위적으로 만든 뒤 절단 부위에 아민 작용기(-NH2)를 붙이는 방식을 써서 한계를 해결했다.
나명수 교수는 “구조 내 결함을 유도하는 새로운 접근 방식으로 MOF 내 작용기를 원하는 곳으로 집어넣어 추가적 기능을 부여했다는 점에서 학술적 의의가 크다”며 “제조기술 상용화에 성공한다면 치솟고 있는 팔라듐 귀금속 소모를 획기적으로 줄일 수 있는 새로운 촉매 제조기술로 가치 있을 것”이라고 강조했다.
연구는 화학 분야 권위학술지인 앙게반테케미(Angew Chem) 표지논문으로 선정돼 4월19일 온라인 공개됐고 한국연구재단이 주관하는 선도연구센터(SRC)와 창의도전연구기반지원사업 지원을 받았다. (강윤화 선임기자)